2.2 Скорость пара и диаметр колонны

Расчёт скорости пара в колоннах с тарелками различных конструкций – для ситчатых тарелок.

Допустимая скорость в верхней и нижней частя колонны:

Плотности жидкости , и пара , в верхней и нижней частях колонны при средних температурах. Средние температуры паров по диаграмме Т-Х,У (см. рисунок 9) по средним составам фаз: ; ˚С; ;

При средней температуре верхней части 100,6˚С плотности жидкой воды и уксусной кислоты: ; .

При средней температуре нижней части 105,2˚С плотности жидкой воды и уксусной кислоты: ; .

При средней температуре верхней части 100,65˚С плотности пара воды и уксусной кислоты:

При средней температуре верхней части 106,8˚С плотности пара воды и уксусной кислоты:

Ориентировочный диаметр колонны из уравнения расхода:

Стандартный диаметр обечайки колонны d = 2,8 м.

Скорости и мало отличаются друг от друга; использовать в расчёте среднюю скорость паров:

Средний массовый поток пара в колонне G равным полусумме и :

Средняя плотность паров:

Рабочая скорость пара:

По каталогу для колонны диаметром 2800 мм выбрать ситчатую однопоточную тарелку ТС-Р со следующими конструктивными размерами:

Диаметр отверстий в тарелке	5 мм
Шаг между отверстиями t	15 мм
Свободное сечение тарелки	18,6 %
Высота переливного порога	30 мм
Ширина переливного порога b	1575 мм
Рабочее сечение тарелки	5,64
Свободное сечение колонны	6,16

Скорость пара в рабочем сечении тарелки:

2.3 Высота колонны

Число действительных тарелок в колонне можно определить графоаналитическим методом (построение кинетической линии). Необходимо рассчитать общую эффективность массопередачи на тарелке (к.п.д. по Мэрфри). Эффективность тарелки по Мэрфри с учётом продольного перемешивания, межтарельчатого уноса и доли байпасирующей жидкости:

где λ=m(R+1)R – фактор массопередачи для укрепляющей части колонны; λ=m(R+1)/(R+f) – фактор массопередачи для исчерпывающей части колонны; – локальная эффективность по пару; e – межтарельчатый унос жидкости, кг жидкости/кг пара; θ – доля байпасирующей жидкости; S – число ячеек полного перемешивания; m – коэффициент распределения компонента по фазам в условиях равновесия.

Фактор массопередачи:

Локальная эффективность связана с общим числом единиц переноса по паровой фазе на тарелке :

где – в ; – средняя мольная масса паров, кг/кмоль.

Нет достаточно надёжных данных для определения поверхности контакта фаз, особенно эффективной поверхности массопередачи при барботаже на тарелках. В расчётах тарельчатых колонн используют коэффициенты массопередачи, отнесённые к единице рабочей площади тарелки ( ). Коэффициент определяют по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений по коэффициентам массоотдачи в верхней части колонны:

где и – коэффициенты массоотдачи, отнесённые к единице рабочей площади тарелки соответственно для жидкой и паровой фаз, .

Обобщённые критериальные уравнения коэффициентов массоотдачи, отнесённые к единице рабочей площади тарелки для жидкой и паровой фаз:

По этим уравнениям получают удовлетворительные результаты для расчёта нейтральных и положительных бинарных смесей. Для отрицательных смесей необходимо учитывать поверхностную конвекцию.